光合成系IIにおける水分解反応の学理解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24000018
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 沈 建仁 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60261161)
• 研究分担者: 野口 巧 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60241246) ; 山口 兆 大阪大学, 産業科学研究所, 名誉教授 (80029537) ; 庄司 光男 筑波大学, 数理物理科学研究科(系), 助教 (00593550)
• 研究期間 (年度): 2012-05-29 – 2017-03-31
• キーワード: 光合成 / 水分解 / 光化学系II / 結晶構造解析 / フーリエ変換赤外分析法 / 量子計算 / 酸素発生 / 密度汎関数法

研究実績の概要

1. 光化学系II(PSII)の無損傷構造を、大型結晶と理化学研究所SACLAのフェムト秒X線自由電子レーザー(XFEL)を利用して1.95Å分解能で解析し、水分解のS_1状態におけるMn_4CaO_5クラスターの天然構造を明らかにした。その結果、Mn-Mn, Mn-0の原子間距離に関するより精密な情報が得られ、水分解反応機構の解明に必要な基盤を確立した。
2. フーリエ変換赤外分光法(FTIR)および量子化学計算を用いて、Mn_4CaO_5クラスターの直接の電子供与体であるチロシンY_zの反応と水素結合構造を調べ、Mn_4CaO_5クラスターからY_zを経由する新規なプロトン放出機構を提唱した。
3. FTIR分光電気化学計測を用い、PSIIにおけるMn_4CaO_5クラスターと非ヘム鉄-キノン複合体との長距離相互作用の存在を明らかにした。また、FTIR測定により、シアノバクテリアの表在性タンパク質の水分解反応における役割を明らかにした。
4. 水分解反応のS_3中間体について、Mn_4CaO_5クラスターの電荷・スピン状態、配位水のプロトン化状態、水素結合パターンの違いを考慮した密度汎関数法(DFT)による構造最適化を実施し、得られた結果に基づき、タンパク場や水素結合ネットワークによるMn_4CaO_5クラスターの構造、電子状態、反応性への制御様式を明らかにした。また、2015年に発表されたPSIIの無損傷構造を理論的に検討し、05がプロトン化(OH)されている可能性を確認した。Mn_4CaO_5クラスターの構造を特徴づけるMna-Mnb距離とMna-05距離の相関について経験式を導き、これまでの実験と理論結果をすべて網羅的に解析した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

長年, PSIIのMn_4CaO_5クラスターがX線による還元を受け、構造が変化しているとの議論がなされてきたが、自由電子レーザーXFELのフェムト秒X線を利用した無損傷の結晶構造解析を行い、、S1状態の構造を確定したことが大きな成果である。理論研究により、この無損傷XFEL構造は05がプロトン化されている可能性が示され、酸素生成反応に関わっていることが示唆された。更に、S3状態は性質(電荷・スピン状態)の異なる中間体が混在した不均一な集合体であり、熱揺らぎによるアミノ酸残基の振動状態の変化や水素結合ネットワークの組み換えがMn_4CaO_5クラスターの構造・電子状態変化およびそれに伴う基質水分子の酸化的活性化を誘発し、その結果としてO-O結合が形成される可能性があることが明らかになった。これらにより、PSIIにおける酸素発生機構が大きく進展した。さらに赤外分光解析と量子化学計算から、水分解反応における全く新規なプロトン移動機構を提唱することができた。

今後の研究の推進方策

PSIIにおける水分解反応の機構を完全に解明するため、反応中間体、特にS3中間体の結晶構造解析を行う。これまでも大型のPSII結晶を用いて光照射によるS3中間体の作成・構造解析を試みたが、結晶が大きいため、光が結晶の中まで到達できず、S3の生成効率が低いことが判明した。このため、より小さい結晶(100μm程度)を用いて、室温における閃光照射、あるいは特定の温度(200-240K)における連続光照射によりS3中間体を作成し、SPring-8の放射光X線、もしくはSACLAの自由電子レーザーを利用して回折データを収集し、構造解析を行う。SPring-8の放射光を用いた実験では、多数の結晶を凍結して回折データを収集する必要があるので、小さい結晶から十分分解能の高いデータを得られるよう凍結条件の最適化を行う。一方、SACLAの自由電子レーザーを利用した実験では、室温による閃光照射と微結晶を利用したシリアルフェムト秒クリスタルグラフィー(SFX)との組み合わせにより高分解能の回折データを収集し、構造解析を行う。
水分解反応に伴うプロトンの放出機構を明らかにするため、FTIR法と量子化学計算を用い、水分解マンガンクラスターの周囲に存在する水分子の水素結合ネットワークの構造を調べ、その分子振動から水分解の際のプロトン移動機構を明らかにする。また、マンガンクラスター近傍のアミノ酸残基に部位特異的変異を施し、そのFTIR解析を行い、光化学系Ⅱタンパク質内におけるプロトン移動経路を確定する。さらに高精度量子化学計算の手法を用いて各中間状態間の反応、特に電子・プロトン移動と酸素発生の化学反応機構について理論的に解析する。また、京コンピューターの一般利用に採択されたことにより、これまでの理論研究方法を応用することで、PSIIの大部分を含む超大規模電子状態解析が可能となる。それにより、活性中心の極近傍だけでなく、PSII蛋白質複合体の役割について明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation and characterization of a PSI-LHCI super-complex and itssub-complexes from a siphonaceous marine green alga (2015)
  • 著者名/発表者名: Xiaochun Qin, Wenda Wang, Lijing Chang, Jinghua Chen, Peng Wang, Jianping Zhang, Yikun He, Tingyun Kuang, Jian-Ren Shen
  • 雑誌名: Photosynth. Res 巻: 123 ページ: 61-76
  • DOI: 10.1007/s11120-014-0039-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical identification of the long-wavelength (700-1700 nm) electronic excitations of the native reaction centre, Mn4Ca05 cluster and cytochromes of photosystem II in plants and cyanobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Jennifer Morton, Fusamichi Akita, Yoshiki Nakajima, Jian-Ren Shen, Elmars Krausz
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1847 ページ: 153-161
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.11.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of nano-sized Mn oxides with the Mn cluster of photosystem II as catalysts for water oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Mahdi Najafpour, Mohadeseh Zarei Ghobadi, Behzad Haghighi, Tatsuya Tomo, Jian-Ren Shen, Suleyman I. Allakhverdiev
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1847 ページ: 294-306
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.11.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Native structure of photosystem II at 1.95 Å resolution viewed by femtosecond X-ray pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Suga, Fusamichi Akita, Kunio Hirata, Go Ueno, Hironori Murakami, Yoshiki Nakajima, Tetsuya Shimizu, Keitaro Yamashita, Masaki Yamamoto, Hideo Ago, Jian-Ren Shen
  • 雑誌名: Nature 巻: 517 ページ: 99-103
  • DOI: 10.1038/nature13991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fourier transform infrared difference and time-resolved infrared detection of the electron and proton transfer dynamics in photosynthetic water oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Noguchi
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1847 ページ: 35-45
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modified molecular interactions of the pheophytin and plastoquinone electron acceptors in photosystem II of chlorophyll d-containing Acaryochloris marina as revealed by FTIR spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Sano, K. Endo, T. Tomo, T. Noguchi
  • 雑誌名: Photosynth. Res.
  • DOI: 10.1007/s11120-014-0073-x
  • 説明: 【掲載確定】 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of extrinsic proteins on the protein conformation of the oxygen-evolving center in cyanobacterial photosystem II as revealed by Fourier transform infrared spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Nagao, T. Tomo, T. Noguchi
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 54 ページ: 2022-2031
  • DOI: 10.1021/acs.biochem.5b00053
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the guiding principles for lucid understanding of the damage-free Sl Structure of the CaMn405 cluster in the oxygen evolving complex of photosystem II (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, M. Suga, F. Akita, J.-R. Shen, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 627 ページ: 44-52
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.03.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical studies of the damage-free SI structure of the CaMn405 cluster in oxygen-evolving complex of photosystem II (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, M. Suga, F. Akita, J.-R. Shen, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 623 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.01.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical modeling of biomolecular system I. Large-scale QM/MM calculations of hydrogen-bonding networks of the oxygen evolving complex of photosystem II (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, Y. Umena, K. Kawakami, N. Kamiya, J.-R. Shen, T. Nakajima, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Molecular Physics 巻: 113 号: 3-4 ページ: 359-384
  • DOI: 10.1080/00268976.2014.960021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light absorption and excitation energy transfer calculations in primitive photosynthetic bacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Komatsu, M. Kayanuma, M. Shoji, K. Yabana. K. Shiraishi, M. Umemura
  • 雑誌名: Molecular Physics
  • DOI: 10.1080/00268976.2014.998305
  • 説明: 【掲載確定】 (accepted) (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light absorption efficiencies of photosynthetic pigments : the dependence on spectral types of central stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Komatsu, M. Umemura, M. Shoji, M. Kayanuma, K. Yabana, K. Shiraishi
  • 雑誌名: International Journal of Astrobiology
  • DOI: 10.1017/S147355041400072X
  • 説明: 【掲載確定】 (accepted) (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water oxidation chemistry of a synthetic dinuclear ruthenium complex containing redox-active quinone ligands (2014)
  • 著者名/発表者名: Isobe H, Tanaka K, Shen JR, Yamaguchi K
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 ページ: 3973-3984
  • DOI: 10.1021/ic402340d
  • 査読あり
• [雑誌論文] A nano-sized manganese oxide in a protein matrix as a natural water-oxidizing site (2014)
  • 著者名/発表者名: Najafpour MM, Ghobadi MZ, Haghighi B, Tomo T, Carpentier R, Shen JR, Allakhverdiev SI
  • 雑誌名: Plant Physiol. Biochem 巻: 81 ページ: 3-15
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2014.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized approximate spin projection calculations of effective exchange integrals of the CaMn405 cluster in the S1 and S3 states of oxygen evolving complex of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Isobe, M. Shoji, S. Yamanaka, H. Mino, Y. Umena, K. Kawakami, N. Kamiya, J.-R. Shen, and K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 16 ページ: 11911-11923
  • DOI: 10.1039/C4CP00282B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydration of the oxygen-evolving complex of photosystem II probed in the dark-stable SI state by proton NMR dispersion profiles (2014)
  • 著者名/発表者名: Guangye Han, Yang Huang, Faisal Hammad Mekky Koua, Jian-Ren Shen, Per-Olof Westlund and Johannes Messinger
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 16 ページ: 11924-11935
  • DOI: 10.1039/c3cp55232b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water exchange rate in manganese-based water-oxidizing catalysts in photosynthetic systems : From the water-oxidizing complex in Photosystem II to nano-sized manganese oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Mahdi Najafpour, Mohsen Abbasi Isaloo, Julian J. Eaton-Rye, Tatsuya Tomo, Hiroshi Nishihara, Kimiyuki Satoh, Robert Carpentier, Jian-Ren Shen and Suleyman I. Allakhverdiev
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1837 ページ: 1395-1410
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.03.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-sized manganese-calcium cluster in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Najafpour MM, Ghobadi MZ, Haghighi B, Eaton-Rye JJ, Tomo T, Shen J.-R, Allakhverdiev SI
  • 雑誌名: Biochemistry (Moscow) 巻: 79 ページ: 324-336
  • DOI: 10.1134/S0006297914040026
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 1.9 Å resolution structure of 420 kDa cytochrome oxidase by femtosecond crystallography (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirata K., Shinzawa-Itoh K., Yano N., Takemura S., Kato K., Muramoto K., Kawahara T., Tsukihara T., Yamashita E., Tono K., Ueno G., Hikima T., Murakami H., Inubushi Y., Yabashi M., Ishikawa T., Yamamoto M., Ogura T., Sugimoto H., Shen J.-R., Yoshikawa S and Ago H.
  • 雑誌名: Nature Methods 巻: 11 ページ: 734-736
  • DOI: 10.1038/nmeth.2962
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure and activation of substrate water molecules in Sr2+- substituted photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Ruchira Chatterjee, Sergey Milikisiyants, Christopher S. Coates, Faisal H.M. Koua, Jian-Ren Shen and K.V. Lakshmi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 16 ページ: 20834-20843
  • DOI: 10.1039/c4cp03082f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Durability of oxygen evolution of photosystem II incorporated into lipid bilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Noji, Masaharu Kondo, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Mamoru Nango, Takehisa Dewa
  • 雑誌名: Res. Chem. Intermed 巻: 40 ページ: 3231-3241
  • DOI: 10.1007/s11164-014-1829-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis : from natural to artificial (2014)
  • 著者名/発表者名: Messinger J, Lubitz W, Shen J.-R.
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 16 ページ: 11810-11811
  • DOI: 10.1039/c4cp90053g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis research for sustainability : Keys to produce clean energy (2014)
  • 著者名/発表者名: Allakhverdiev S.I., Shen J.-R.
  • 雑誌名: Biochi. Biophys. Acta 巻: 1837 ページ: 1377-1383
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Editorial : unraveling the molecular dynamics of thylakoids under light stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y., Shen J.-R., Takahashi Y.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 1203-1205
  • DOI: 10.1093/pcp/pcu085
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光化学系II複合体の高分解能構造と水分解反応の機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 雑誌名: 実験医学増刊号「構造生命科学で何がわかるのか, 何ができるのか」 巻: 32 ページ: 142-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] 結晶構造解析が解き明かす光合成の謎 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 雑誌名: ミルシル 巻: 7 ページ: 22-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fourier transform infrared detection of a polarizable proton trapped between photooxidized tyrosine Yz and a coupled histidine in photosystem II : Relevance to the proton transfer mechanism of water oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, R. Nagao, R. Takahashi, and T. NoguchiS. Nakamura, R. Nagao, R. Takahashi, T. Noguchi
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 53 ページ: 3131-3144
  • DOI: 10.1021/bi500237y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-range interaction between the Mn_4CaO_5-cluster and the non-hemeiron center in photosystem II as revealed by FTIR spectroelectrochemistry (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, T. Noguchi
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 53 ページ: 4914-4923
  • DOI: 10.1021/bi500549b
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Efficient Initial Guess Formation of Broken-Symmetry Solutions by using Localized Natural Orbitals (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, Y. Yoshioka, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 608 ページ: 50-54
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2014.05.063
  • 査読あり
• [学会発表] 光合成光化学系II第二キノンQ_Bの酸化還元電位測定-FTIR分光電気化学法によるアプローチ (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、長尾遼、野口巧
  • 学会等名: 日本化学会年会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] FTIR and QM/MM study of the proton transfer mechanism via redox active tyrosine Yz in photosystem II (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin Nakamura, Ryo Nagao, Takumi Noguchi
  • 学会等名: IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular Systems 2015
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] Development of an artificial photosynthetic nano-device utilizing photosynthetic proteins and metal nanoparticles for light-driven water splitting (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Tahara, Kousuke Kawahara, Ryo Nagao, Yuki Kato, Takumi Noguchi
  • 学会等名: IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular Systems 2015
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] Proton-coupled electron transfer in the S_2-to-S_3 transition of photosynthetic water oxidation as revealed by time-resolved infrared spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Sakamoto, Ryo Nagao, Takumi Noguchi
  • 学会等名: IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular Systems 2015
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] Modified electronic structure of the chlorophyll dimer P680 by site-directed mutation of a nearby amino acid residue in photosystem II (2015)
  • 著者名/発表者名: Motoki Yamaguchi, Ryo Nagao, Takumi Noguchi
  • 学会等名: IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular Systems 2015
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-27
• [学会発表] 光合成における光化学系II第二キノン電子受容体Q_Bの酸化還元電位計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、長尾遼、野口巧
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] FTIR分光電気化学法による光化学系II第二キノンQ_Bの酸化還元電位計測-Q_A・Q_B間の電位制御と光防御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、長尾遼、野口巧
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] PsbPのN末端ペプチド断片が光化学系IIの水分解酸素発生反応に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村太志、長尾遼、冨田めぐみ、野口巧、佐藤文彦、伊福健太郎
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 光合成水分解反応におけるチロシンY_Zを経由する新規なプロトン移動機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村伸、野口巧
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 光化学系IIタンパク質への部位特異的変異導入による水分解反応機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長尾遼、中西華代、野口巧
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 光化学系IIにおける第二キノン電子受容体Q_Bの首振り機構による電子・プロトン伝達 (2015)
  • 著者名/発表者名: 嘉手川千央、加藤祐樹、野口巧
  • 学会等名: 日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] 光合成水分解反応におけるチロシンY_zを経由するプロトン移動機構 : FTIR法及び量子化学計算による解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村伸、長尾遼、野口巧
  • 学会等名: 生物物理学会中部支部講演会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2015-03-10
• [学会発表] 光合成による水分解・酸素発生反応の赤外分光解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野口巧
  • 学会等名: 日本分光学会中部支部講演会
  • 発表場所: 分子研
  • 年月日: 2014-12-24
  • 招待講演
• [学会発表] Structural basis for the mechanism of photosynthetic water oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: The 8th Internal Symposium on Nanomedicine(Invited speaker)
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] Crystal structure of the t110287 protein that binds to photosystem II with the Dl subunit encoded by the psbA2 gene at 2.0 Å resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiki Motomura, Michihiro Suga, Miwa Sugiura, Thanh_Lan Lai, Alain Boussac, Jian-Ren Shen
  • 学会等名: The 8th Internal Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] Purification, crystallization and crystal structural analysis of PsbA3-only photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ugai, Michihiro Suga, Miwa Sugiura, Masako Iwai, Masahiko Ikeuchi, Jian-Ren Shen
  • 学会等名: The 8th Internal Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] Inhibition mechanism of the water-splitting reaction of photosystem II by iodine ions (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Kawakami, Daisuke HagiwaraYasufumi Umena, Yoshimasa Fukushima, Akitaka Ito, Yoshio Teki, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya
  • 学会等名: The 8th Internal Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: Matsuyama, Japan
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] Molecular mechanism of light-induced water oxidation in photosynthesis based on the atomic structure of photosystem ii (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014) (Invited speaker)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [学会発表] Inhibition mechanism of the water-splitting reaction of photosystem II by iodine ions 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014) (2014)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Kawakami, Daisuke HagiwaraYasufumi Umena, Yoshimasa Fukushima, Akitaka Ito, Yoshio Teki, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis(ICARP2014)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [学会発表] Crystallographic studies on the valence of Mn atoms in oxygen-evolving Photosystem II using X-ray absorption techniques (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Umena, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [学会発表] Native structure of photosystem II at 1.95 A resolution revealed by a femtosecond X-ray laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Suga, Fusamichi Akita, Kunio Hirata, Go Ueno, Hironori Murakami, Yoshiki Nakajima, Tetsuya Shimizu, Keitaro Yamashita, Masaki Yamamoto, Hideo Ago, Jian-Ren Shen
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
• [学会発表] The mechanism of photosynthetic water oxidation in photosystem II and the application to artificial photosynthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Noguchi
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis
  • 発表場所: Awaji City, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] ENDOR Studies on Relationship between the Hydrogen Bonding Network and Ca2+ of the Mn Cluster in Photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagashima, Yoshiki Nakajima, Jian-Ren Shen, Hiroyuki Mino
  • 学会等名: Joint Conference of APES2014-IES-SEST2014
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-16
• [学会発表] An approach to Clean, Renewable Energy Source--Water Oxidation by a Natural Catalyst Photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: The Irago Conference 2014 (The Interdisciplinary Research And Global Outlook) (Invited speaker)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-07
• [学会発表] 光化学系IIにおける酸素発生中心Mn4Ca05クラスターの吸収端波長X線結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅名泰史・川上恵典・沈建仁・神谷信夫
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会及び総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] XFELを用いた光化学系II複合体の無損傷結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅倫寛・秋田総理・清水哲哉・中島芳樹・上野剛・村上博則・平田邦夫・山下恵太郎・山本雅貴・吾郷日出夫・沈建仁
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会及び総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] Structural basis for the mechanism of photosynthetic water oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: CRC-SU Joint Symposium on Chemical Theory for Complex Systems "Interplay between Theory and Experiments : New Trends in Catalysis" (Plenary Lecture)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [学会発表] Large-Scale QM/MM study on the oxygen-evolving complex in the S1 state of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Shoji, Hiroshi Isobe, Shusuke Yamanaka, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya, Kizashi Yamaguchi
  • 学会等名: CRC-SU Joint Symposium on Chemical Theory for Complex Systems" Interplay between Theory and Experiments : New Trends in Catalysis"
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [学会発表] Magneto-structural correlation on the CaMn405 cluster in the oxygen-evolving complex of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo Shoji, Hiroshi Isobe, Shusuke Yamanaka, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya, Kizashi Yamaguchi
  • 学会等名: CRC-SU Joint Symposium on Chemical Theory for Complex Systems" Interplay between Theory and Experiments : New Trends in Catalysis"
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2014-10-30 – 2014-10-31
• [学会発表] Structural basis for the mechanism of photosynthetic water oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: he 4th International Symposium on Solar Fuels and Solar Cells (The 4th SFSC) (Keynote Lecture)
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [学会発表] Mechanism of photosynthetic water-splitting based on atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: Japan-Finnish Seminar 2014 "Design of Superior Machinery of Light Energy Conversion in Photosynthetic Organisms" (Invited speaker)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-14
• [学会発表] Molecular mechanism of photosynthetic water-splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: The 38th Naito Conference on "Molecular-based Biological Systems" (Invited)
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [学会発表] 光合成光化学系IIにおけるMnクラスターの損傷が電子受容側機能分子の酸化還元電位に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加藤祐樹、野口巧
  • 学会等名: 電気化学秋季大会
  • 発表場所: 北大
  • 年月日: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [学会発表] Theoretical investigation on the conformation-charge relationship of the photosystem II oxygen evolving complex (PSII-OEC) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, J.-R. Shen, K. Yamaguchi
  • 学会等名: The 52th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo Convention Center (Sapporo)
  • 年月日: 2014-09-26
• [学会発表] 光合成酸素発生中心(PSII-OEC)の立体構造と電荷状態変化についての理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄司光男・磯辺寛・山中秀介・沈建仁・山口兆
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Ca除去とSr置換をしたMnクラスターのENDOR法による研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長嶋宏樹・中島芳樹・沈建仁・三野広幸
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Target analysis of the photosystem II-enriched membrane : The effect of oxidizing agent on fluorescence quenching in PSII (2014)
  • 著者名/発表者名: Ahmed Alil, Ryo Nagao, Takumi Noguchi, Hiroshi Fukumura, Yutaka Shibata
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Site-directed mutagenesis study of amino acid resides relevant to photosynthetic water oxidation in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryo Nagao, Hanayo Ueoka-Nakanishi, Takumi Noguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Development of an artificial light-driven water splitting nano-device using photosynthetic proteins and metal nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Tahara, Kousuke Kawahara, Keisuke Namie, Natsuko Inoue, Ryo Nagao, Yuki Kato, Tatsuya Tomo, Yutaka Shibata, Hiroshi Fukumura, Yasuhiro Kashino, Takumi Noguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Proton-coupled electron transfer mechanism in the S_2-to-S_3 transition of photosynthetic water oxidation as revealed by time-resolved infrared spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Sakamoto, Ryo Nagao, Takumi Noguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Effect of the extrinsic proteins on the Cl^- binding sites of the oxygen evolving center in photosystem II : Analysis by FTIR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Junpei Kondo, Shin Nakamura, Ryo Nagao, Takumi Noguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Electron and proton transfer mechanism of the secondary quinone electron acceptor Q_B in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Kadekawa, Yuki Kato, Takumi Noguchi
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] 光合成における水分解反応の分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanism of photosynthetic water-splitting based on the atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: International Symposium on Green/Life Innovation (Invited Lecture)
  • 発表場所: Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2014-09-06
• [学会発表] Mechanism of photosynthetic water-splitting based on the atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: International Institute for Carbon-Neutral Energy Research Seminar, Kyushyu University (Invited Seminar)
  • 発表場所: Hakata, Japan
  • 年月日: 2014-08-29
• [学会発表] QM/MM study of the L-threonine formation reaction of threonine synthase : mechanism of the product-assisted catalysis (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji
  • 学会等名: CSW2014 (Invited)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center (Tsukuba)
  • 年月日: 2014-08-22
• [学会発表] Possible mechanism of photosynthetic water oxidation based on atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: International Symposium on the Regulation of Photosynthetic Function (Invited Lecture)
  • 発表場所: Guilin, China
  • 年月日: 2014-08-16 – 2014-08-20
• [学会発表] pectral and functional studies on siphonaxanthin type light-harvesting complex of photosystem II from Bryopsis corticulans (2014)
  • 著者名/発表者名: Wenda Wang, Jian-Ren Shen, Tingyun Kuang
  • 学会等名: International Symposium on the Regulation of Photosynthetic Function
  • 発表場所: Guilin, China
  • 年月日: 2014-08-16 – 2014-08-20
• [学会発表] Crystallographic studies on the oxidation states of Mn atoms in Photosystem II using Mn K-edge anomalous scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasufumi Umena, Keisuke Kawakami, Jian-Ren Shen, Nobuo Kamiya
  • 学会等名: Twenty-Third Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr 2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
• [学会発表] Possible mechanism of photosynthetic water-splitting based on atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: 18th International Biophysics Congress (Keynote Lecture)
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-07
• [学会発表] Proton matrix ENDOR studies on the role of Ca ion in the Mn cluster in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagashima, Yoshiki Nakajima, Jian-Ren Shen, Hiroyuki Mino
  • 学会等名: The 56th Annual Rocky Mountain Conference on Magnetic Resonance
  • 発表場所: Colorado, US
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-17
• [学会発表] 光合成における可視光を利用した水分解の分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 学会等名: 第49回天然物化学談話会
  • 発表場所: 児島、岡山
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • 招待講演
• [学会発表] A development of the computational bioscience with supercomputers (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji
  • 学会等名: 2nd Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology : Biological and Materials Science Oriented Applications” (2nd AWEST2014) (Invited)
  • 発表場所: Awaji island
  • 年月日: 2014-06-16
• [学会発表] ENDOR studies on structural effects induced by Ca2+-depletion and Sr2+-substitution of the Mn cluster in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagashima, Yoshiki Nakajima, Jian-Ren Shen, Hiroyuki Mino
  • 学会等名: 2nd Awaji International Workshop on“Electron Spin Science & Technology : Biological and Materials Science Oriented Applications” (2nd AWEST 2014)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-17
• [学会発表] 放射光X線を利用した可視光による水分解反応の仕組みの解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 学会等名: 東北放射光 雨宮シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] Possible mechanism of photosynthetic water oxidation based on atomic structure of photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 学会等名: International Conference on“Photosynthesis Research for Sustainability” (Invited Lecture)
  • 発表場所: Pushchino, Moscow, Russia.
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [学会発表] Molecular mechanism of photosynthetic water oxidation revealed by infrared spectroscopy with quantum chemical calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Noguchi, Shin Nakamura
  • 学会等名: International Conference "Photosynthesis Research for Sustainability"
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] FTIR spectroelectrochemical study on the influence of Mn-depletion on the redox potential of the non-heme iron and its surrounding structure in photosystem II (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kato, Takumi Noguchi
  • 学会等名: International Conference "Photosynthesis Research for Sustainability"
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] Vibrational analyses of the water oxidizing center in photosystem II using QM/MM calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin Nakamura, Takumi Noguchi
  • 学会等名: International Conference "Photosynthesis Research for Sustainability"
  • 発表場所: Pushchino, Russia
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [学会発表] 太陽光エネルギーの高効率利用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沈建仁
  • 学会等名: 岡山県白陵高校 進路講演会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-05-31
  • 招待講演
• [学会発表] ヨウ素イオンによる光化学系II複合体の酸素発生阻害機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上恵典・萩原大介・梅名泰史・福島佳優・伊藤亮孝・手木芳男・沈建仁・神谷信夫
  • 学会等名: 第5回日本光合成学会年会及び公開シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] PsbA3-D1タンパク質を発現する光化学系II複合体の精製・結晶化と構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鵜飼奈津美・菅倫寛・岩井雅子・池内昌彦・沈建仁
  • 学会等名: 第5回日本光合成学会年会及び公開シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] Crystal structure at 1.5 Å resolution of the PsbV2 cytochrome from the cyanobacterium Thermosynechococcus elongatus (2014)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Suga・Thanh-Lan Lai・Miwa Sugiura・Alain Boussac・Jian-Ren Shen
  • 学会等名: 第5回日本光合成学会年会及び公開シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 光捕集システムの理解のための周辺部サブユニット欠損光化学系II複合体のX結晶構造解析への試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 北下友理・上田耕平・川上恵典・梅名泰史・岩井雅子・高坂賢之・沈建仁・池内昌彦・神谷信夫
  • 学会等名: 第5回日本光合成学会年会及び公開シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] ホスファチジルグリセロール結合部位の改変が光化学系IIに及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 遠藤嘉一郎・水澤直樹・沈建仁・山田聖人・鞆達也・小林康一・和田元
  • 学会等名: 第5回日本光合成学会年会及び公開シンポジウム
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 時間分解赤外分光法による光合成水分解反応の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本広樹、長尾遼、野口巧
  • 学会等名: 日本光合成学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] 光合成タンパク質と金属ナノ粒子による水素発生人工光合成ナノデバイスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田原一輝、河原弘典、浪江慶祐、井上名津子、長尾遼、加藤祐樹、鞆達也、柴田穣、福村裕史、菓子野康浩、野口巧
  • 学会等名: 日本光合成学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-05-31
• [学会発表] Structural Analysis of the T110287 Protein that Binds to PSII Containing PsbA2 Core Protein by X-ray Crystallography (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiki Motomura, Michi Suga, Alain Boussac, Jian-Ren Shen
  • 学会等名: Enzyme Microbial Technology Research Center & University Of Hyogo Joint Colloquium 2014
  • 発表場所: University Putra Malaysia
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-27
• [学会発表] Determination of damage-free crystal structure of X-ray sensitive proteins using SACLA (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yamamoto, Kunio Hirata, Kyoko Shinzawa-Itoh, Naomine Yano, Shuhei Takemura, Koji Kato, Tomitake Tsukihara, Eiki Yamashita, Go Ueno, Hironori Murakami, Takashi Ogura, Hiroshi Sugimoto, Jian-Ren Shen, Shinya Yoshikawa3 and Hideo Ago
  • 学会等名: American Crystallographic Association Annual Meeting
  • 発表場所: Albuquerque, NM, USA
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-28
• [学会発表] QM/MM法による酵素反応機構の理論的解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄司光男
  • 学会等名: CUTE Mini-Workshop
  • 発表場所: 三重大学
  • 年月日: 2014-05-21
  • 招待講演
• [図書] Structure-Function Relationships in the Mn_4CaO_5 Water Splitting Cluster, in Biophysics of Photosynthesis (Edited by John Golbeck and Art van der Est) (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian-Ren Shen
  • 総ページ数: 321-349
  • 出版者: Springer
• [図書] 第5章1節, 錯体化学会選書10金属錯体の量子・計算化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄司光男, 山口兆
  • 総ページ数: 21(417-438)
  • 出版者: 三共出版
  • 説明: (山口兆、榊茂好、増田秀樹編著)
• [図書] 第5章2節, 錯体化学会選書10金属錯体の量子・計算化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯辺寛
  • 総ページ数: 21(438-459)
  • 出版者: 三共出版
  • 説明: (山口兆、榊茂好、増田秀樹編著)
• [図書] “Large-Scale QM/MM Calculations of Hydrogen Bonding Networks for Proton Transfer and Water Inlet Channels for Water Oxidation-Theoretical System Models of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II”, Adv. Quantum. Chem, 7, 325-413 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shoji, H. Isobe, S. Yamanaka, Y. Umena, K. Kawakami, N. Kamiya, J.-R. Shen, T. Nakajima, K. Yamaguchi
  • 総ページ数: 89(325-413)
  • 出版者: Elsevier Inc
• [備考] 名古屋大学理学研究科光生体エネルギー研究室ホームページ
  • URL: http://www.glab.phys.nagoya-u.ac.jp/
• [備考] 岡山大学大学院自然科学研究科 沈研究室ホームページ
  • URL: http://www.biol.okayama-u.ac.jp/shen2/%E3%83%88%E3%83%83%E3%83%97.htm